Optimal Throughput Fairness Trade-offs for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access over Fading Channels
最近，非正交多址接入（NOMA）作为5G使能技术之一引起了相当大的兴趣。然而，由于连续解码，下行链路通信中具有较好信道条件的用户本质上受益于NOMA，需要明智的设计来保证用户公平性。本文研究了衰落信道下两用户下行NOMA系统。对于延迟容忍传输，平均和速率最大化受到平均和峰值功率约束以及最小平均用户速率约束。利用拉格朗日对偶分解方法，得到了发射端全信道状态信息（CSIT）下的最优资源分配，并基于分析结果，提出了部分CSIT下的有效功率分配策略.并行地，对于延迟受限传输，在全CSIT下，在最大允许用户中断约束下最大化延迟受限吞吐量（DLT）的总和，并且还在部分CSIT下执行对DLT的总和的分析。此外，一个最佳的正交多址接入（OMA）方案也被研究作为一个基准，以证明NOMA在全CSIT下的OMA的优越性。最后，通过平均和速率（sum-DLT）与最小（最大）平均用户速率（中断）要求的不同权衡，通过模拟验证了理论分析。
2018-02-22 cs.IT cs.NI math.IT
Interference Exploitation in Full Duplex Communications: Trading Interference Power for Both Uplink and Downlink Power Savings
本文研究了一种多用户全双工无线通信系统，其中一个全双工无线基站同时为多个单天线半双工用户提供服务。与传统的干扰减轻方法不同，提出了一种基于加权切比雪夫方法的多目标优化问题（MOOP）来研究多用户干扰的权衡问题。在两个期望的系统设计目标（即总下行链路发射功率最小化和总上行链路发射功率最小化问题）之间，同时确保所有用户所需的服务质量（QoS）。在建议的MOOP，我们适应的QoS约束的下行链路用户，以适应建设性干扰（CI）的通用相移键控（PSK）调制信号以及正交幅度调制（QAM）信号。我们还扩展了我们的工作，研究了不完善的上行链路，下行链路和自干扰CSI系统的鲁棒设计。仿真结果和分析表明，该方法可以显著降低功耗。然而，更重要的是，这里的MOOP方法允许将节省的功率与上行链路和下行链路功率节省进行权衡，从而导致无线链路中的总体能量效率提高。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Delay Performance of the Multiuser MISO Downlink
我们分析了MISO下行链路信道，其中多天线发射机与大量的单天线接收机进行通信。使用线性波束成形或非线性预编码技术，发射机可以在每个传输时隙期间同时服务多个用户。然而，增加用户的数量，即，复用增益减小了波束成形增益，这意味着各个数据率的平均值减小，而它们的方差增大。我们使用随机网络演算来分析由于时变数据率而发生的延迟。我们的研究结果表明，最佳的用户数量，即，复用增益和波束成形增益之间的最佳折衷取决于输入数据业务及其延迟要求。
2018-05-04 cs.IT math.IT
Flexible Multiple Base Station Association and Activation for Downlink Heterogeneous Networks
这封信表明，在多个频带上可能多个基站（BS）与每个用户的灵活关联，以及鼓励在非高峰时间关闭BS的BS发射功率的联合优化，可以显著提高下行链路异构无线蜂窝网络的性能。我们提出了一个梯度投影算法优化基站关联和迭代重加权方案连同一个新的近端梯度方法优化功率，以找到网络效用和功耗之间的最佳权衡。仿真结果表明，显着的性能改善相比，传统的单基站关联。
2017-08-08 cs.IT cs.NI math.IT
Adaptive Downlink Localization in Near-Field and Far-Field
本文针对近场与远场混合环境中的用户设备下行定位问题，提出一种由远场低开销方案和近场高复杂度方案组成的双重信令方案，并设计触发条件及自适应迭代定位算法，揭示传统夫琅禾费距离不足以支持算法自适应切换。
2024-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Hybrid Channel Information for Downlink Multi-User MIMO Scheduling
研究了在发射端信道状态信息（CSIT）不完善的情况下的下行链路多用户MIMO（MU-MIMO）调度问题，CSIT包括粗信道状态信息和当前信道状态信息，以及细信道状态信息和延迟信道状态信息。该调度问题的特征在于基于当前CSIT调度用户以获得即时增益和调度用户以获得更精细但延迟的CSIT和潜在更大的未来增益之间的复杂的“开发-探索权衡”。我们解决这个调度问题，制定了一个基于帧的联合调度和反馈的方法，在每个帧中的一个政策是作为一个马尔可夫决策过程的解决方案。我们证明，我们提出的方法可以任意接近最优，然后证明其显着的收益超过传统的MU-MIMO调度。
2013-03-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis of a Hybrid Downlink-Uplink Cooperative NOMA Scheme
提出了一种新的混合下行上行协作NOMA（HDU-hocMA）方案，该方案在频谱效率和信号接收可靠性之间取得了比传统协作NOMA方案更好的折衷。特别地，所提出的方案使得强用户能够在协作阶段期间同时执行协作传输和无干扰上行链路传输，代价是弱用户处的信号接收可靠性略微降低。我们分析了该方案的中断概率，分集阶数，和中断吞吐量。仿真结果不仅证实了分析结果的准确性，而且还揭示了所提出的方案比基线合作NOMA方案和非合作NOMA方案所取得的频谱效率增益。
2017-03-02 cs.IT math.IT
Data Correlation-Aware Resource Management in Wireless Virtual Reality (VR): An Echo State Transfer Learning Approach
在本文中，无线虚拟现实（VR）资源管理的问题进行了研究的无线VR网络中，VR内容发送的云蜂窝小型基站（SBS）。SBS将通过上行链路从VR用户收集跟踪数据，以便生成VR内容并使用下行链路蜂窝链路将其传输给最终用户。对于这种模型，用户请求或传输的数据可以表现出相关性，因为VR用户可以在不同的位置和方向上参与相同的沉浸式虚拟环境。因此，所提出的资源管理框架可以考虑这种空间数据相关性，以更好地管理上行链路和下行链路业务。这种潜在的空间数据相关性可以被考虑到资源分配问题中，以减少上行链路和下行链路中的业务负载。在下行链路中，云可以根据用户的数据相关性向用户发送360内容或从原始360内容中提取的特定可见内容，以减少回程业务负载。对于上行链路，每个SBS可以与具有相似跟踪信息的用户相关联，以减少跟踪数据的大小。该数据相关性感知资源管理问题被公式化为优化问题，其目标是最大化用户的成功传输概率，该概率被定义为每个用户的内容传输延迟满足瞬时VR延迟目标的概率。针对这一问题，提出了一种基于回声状态网络的迁移学习方法。通过巧妙地转移SBS的效用信息，所提出的基于转移的ESN算法可以快速应对无线网络环境的变化。
2019-02-14 cs.IT math.IT
Outage Balancing in Downlink Non-Orthogonal Multiple Access With Statistical Channel State Information
本文研究了一种下行非正交多址接入（NOMA）系统，在该系统中，信源根据发送端的统计信道状态信息，以目标数据率向用户发送独立的信息。研究了用户间的中断平衡问题，考虑了功率分配、解码顺序选择和用户分组等问题。具体而言，关于最大最小公平性准则，我们推导出最佳功率分配的封闭形式，并证明了相应的最佳解码顺序的基本下行NOMA系统。通过为每个用户分配一个加权因子，分析结果可以用来评估下行NOMA系统在各种公平性约束下的中断性能。此外，我们调查的情况下，与用户分组，其中每个用户组可以被视为一个基本的下行链路NOMA系统。解决了不同用户组之间的功率和资源分配的相关问题。NOMA的实现复杂度问题也被认为是重点所造成的连续干扰消除和用户分组。通过仿真分析了该算法的复杂度和性能折衷，为NOMA的实际应用提供了有益的启示。仿真结果证实了我们的分析，并显示相当大的性能增益NOMA相比，正交多址。
2015-07-16 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of the Downlink in Cooperative Massive MIMO Systems
本文针对协作大规模MIMO下行链路，推导每基站天线数增大时的渐近性能闭式表达式，并提出本地功率分配算法以接近最优性能并降低基站间协调开销。
2023-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Exploitation for Radar and Cellular Coexistence: The Power-Efficient Approach
提出了一种新的方法，使多输入多输出（MIMO）雷达和下行链路多用户多输入单输出（MU-MISO）通信系统之间的共存。通过利用相长多用户干扰（MUI），所提出的方法权衡有用的MUI功率，以减少发射功率，以获得功率有效的传输。本文主要研究两个优化问题：（1）在保证下行用户的接收信干噪比（SINR）和对雷达的干扰噪声比（INR）的同时，最小化基站（BS）的发射功率;（2）在给定下行SINR和发射功率预算的情况下，最小化基站对雷达的干扰。为了减少该方案在实际应用中的计算开销，设计了一种基于梯度投影的算法来求解功率最小化问题。此外，我们研究了雷达和通信性能之间的权衡，并分析推导出MIMO雷达在存在来自BS的干扰的情况下的关键指标。最后，一个鲁棒的功率最小化问题，制定，以确保所提出的方法的有效性的情况下，不完美的信道状态信息（CSI）。数值结果表明，所提出的方法实现了显着的节能相比，传统的方法，同时获得了良好的性能复杂度的权衡。
2017-04-28 cs.IT math.IT
Simultaneous Multi-User MIMO Communications and Multi-Target Tracking with Full Duplex Radios
在本文中，我们提出了一个集成传感和通信（ISAC）系统，使能带内全双工（FD）无线电，其中一个大规模的多输入多输出（MIMO）基站配备了混合模拟和数字（A/D）波束形成器是与多个下行链路（DL）用户通信，并且通过相同的信令波形同时估计到达方向（DoA）以及在其覆盖区域内随机分布的雷达目标的距离。利用最近降低复杂度FD混合A/D波束形成架构，我们设计了一个联合雷达目标跟踪和DL数据传输协议。提出了一种大规模A/D波束形成器和自干扰（SI）抵消单元联合设计的优化框架，以最大化雷达跟踪精度和下行通信性能为双重目标。我们使用5G NR宽带波形在毫米波频率下的仿真结果展示了所提出系统的雷达目标跟踪性能的准确性，同时与基准方案相比，该系统提供了更高的和速率。
2022-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
On the joint impact of bias and power control on downlink spectral efficiency in cellular networks
小区偏置和下行链路发射功率是可以用于提高蜂窝网络的频谱效率的两个控制。利用小区偏置，每个移动用户与提供最高偏置信号与干扰加噪声比的基站相关联。偏置影响移动用户的小区关联决策，但不影响接收到的瞬时下行链路传输速率。调整下行链路传输功率的集合同样可以影响小区关联，但是与偏置相反，它也直接影响瞬时速率。本文研究了联合使用的细胞偏置和发射功率控制和他们的（个人和联合）的统计特性的收集每用户的频谱效率的影响。我们的分析结果和数值研究表明，在某些情况下，一个显着的性能改善帕累托有效的边界的均值方差和吞吐量公平性权衡使用偏置和功率控制单独使用。
2015-12-08 cs.IT cs.NI cs.PF
Construction of One-Bit Transmit-Signal Vectors for Downlink MU-MISO Systems with PSK Signaling
我们研究了下行链路多用户多输入单输出（MU-MISO）系统，其中基站（BS）有大量的天线与成本有效的一位数-模转换器（DAC）。在这个系统中，我们首先确定天线选择可以产生一个非平凡的符号错误率（SER）的性能增益，通过减轻错误地板的问题。与先前关于一比特预编码的工作类似，由于其组合性质，找到最佳发射信号向量（包括预编码和天线选择）需要穷举搜索。受此启发，我们提出了一个低复杂度的两阶段算法，直接获得这样的发射信号矢量。在第一阶段中，我们通过迭代硬阈值算法获得一个可行的发送信号向量，其中所得到的向量确保每个用户的无噪声观测属于期望的决策区域。在第二阶段，比特翻转算法被用来细化可行向量，使得每个用户的接收信号对加性高斯噪声具有更强的鲁棒性。通过仿真结果，我们证明了所提出的方法可以产生一个更优雅的性能-复杂度权衡比现有的一比特预编码方法。
2019-01-23 cs.IT math.IT
Downlink Transmission of Short Packets: Framing and Control Information Revisited
蜂窝无线系统依赖于基于帧的传输。帧的设计通常是基于语法的，由帧头和数据部分组成。帧头包含控制信息，该信息提供指向数据部分内的消息的指针。在本文中，我们重新审视了帧设计的原则，并展示了新设计在短数据包场景中的影响，这些短数据包是各种5G和物联网应用的核心。我们对待帧的下行链路传输中的AWGN广播信道与K个用户，其中的大小的消息的用户是随机变量。使用从有限块长度信息论的近似，我们建立了一个框架，在该框架中，一个消息给一个给定的用户不一定被编码为一个单一的数据包，但可以与其他用户的消息分组，并受益于更长的代码的效率提高。这要求改变发送控制信息的方式，并且要求用户需要花费功率来解码其他消息，从而增加平均功耗。我们发现，常见的启发式设计只是曲线上的一个点，代表延迟和功耗之间的权衡。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Trade-off Energy and Spectral Efficiency in 5G Massive MIMO System
在第五代蜂窝网络中，大规模多输入多输出系统对于优化能量效率和频谱效率的折衷至关重要。下一代的挑战取决于增加EE和SE两者的无线通信系统中的高数据业务。本文研究了基于发射天线和发射功率一阶导数的大规模MIMO系统下行链路能量效率和频谱效率的折衷问题。分析了利用多目标优化问题降低发射功率时EE-SE的折衷问题。基于约束的最大发射功率分配和天线数的EE和SE通过计算发射功率的一阶导数来最大化能量效率和频谱效率的折衷，得到了改进。从仿真结果来看，通过选择具有低发射功率成本的最佳天线，可以基于一阶导数获得EE和SE之间的最佳折衷。因此，基于最优优化问题可以灵活地在不同偏好的EE-SE之间进行权衡
2021-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis for Massive MIMO Downlink with Low Complexity Approximate Zero-Forcing Precoding
迫零（ZF）预编码由于其接近最优的性能而在大规模MIMO下行链路中起着重要作用。然而，所涉及的矩阵求逆的高计算成本阻碍了它的应用。在本文中，我们采用一阶诺依曼级数（NS）的低复杂度近似。通过在预处理矩阵中引入一个松弛参数和一个用户对其他用户的干扰，我们提出了身份加列NS（ICNS）方法。通过选择干扰最大的用户进一步利用多用户分集增益，提出了有序ICNS方法。在此基础上，针对3种典型的大规模MIMO场景，分析了ICNS方法与现有的基于单位矩阵的NS（INS）方法相比，由于求逆近似而导致的性能损失及其相对于INS的性能增益。最后，仿真验证了我们的分析结果，也表明，所提出的两种设计实现了更好的性能复杂度比理想的ZF和现有的低复杂度ZF预编码实际大天线数，相关的信道和不那么小的负载因子的权衡。
2017-11-01 cs.IT math.IT
STAR-RIS Assisted Downlink Active and Uplink Backscatter Communications with NOMA
提出STAR-RIS辅助的NOMA下行主动与上行反向散射通信框架，联合优化主动/被动波束成形与NOMA解码顺序，实现更高性能增益与灵活折衷。
2024-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming and Scheduling for mmWave Downlink Sparse Virtual Channels With Non-Orthogonal and Orthogonal Multiple Access
我们考虑在毫米波（mmWave）频带中操作并且服务两组用户的5G蜂窝系统的下行链路的调度和功率分配的问题：通常在设备到设备（D2D）通信中看到的固定速率（FR）用户，以及可变速率（VR）用户，或高数据率服务。调度目标是FR和VR用户的加权和速率，约束条件确保活跃FR用户获得所需的速率。目标函数的权重提供了所服务的FR用户的数量与分配给VR用户的资源之间的权衡。对于毫米波信道，通过在发射机和接收机处应用固定离散傅里叶变换（DFT）波束形成器而获得的虚拟信道矩阵是稀疏的。这导致所得到的多址信道的稀疏性，其被利用来简化调度，首先在用户之间建立干扰图，然后根据用户的正交性对用户进行分组。原始调度问题的解决使用图着色算法的干扰图，以选择正交VR用户的子集。对于FR用户考虑两个选项：它们被选择为与VR用户正交或非正交。然后使用注水算法来向FR用户分配功率。
2017-06-27 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of Fog-RAN Cache-aided Networks with Downlink and Sidelink Communications
Maddah-Ali和Niesen（MAN）在2014年的研究表明，单链路广播网络中的编码缓存允许为任意数量的配备缓存的用户提供服务，其总链路负载（每单位时间的比特数）不随用户数量而扩展。从那时起，编码缓存的一般主题产生了巨大的兴趣，无论是从信息理论和（网络）编码理论的观点，并从应用的观点。在MAN工作的基础上，本文考虑了一种特殊的网络拓扑结构，称为高速缓存辅助雾无线电接入网络（Fog-RAN），其中包括一个宏小区基站（MBS）与内容服务器，几个配备高速缓存的小小区基站（SBS），和许多用户没有缓存。一些用户直接由MBS广播下行链路服务，而其他用户由SBS服务。SBS还可以经由称为“侧链路”的侧信道经由多轮直接通信来交换数据。对于这种新颖的Fog-RAN模型，在标准最坏情况需求场景下，研究了（a）SBS处的高速缓存存储器的量、（b）下行链路上的负载（从MBS到直接服务的用户和SBS）和（c）侧链路上的聚合负载之间的基本折衷。几个现有的结果恢复作为该网络模型的特殊情况，并给出独立利益的副产品的结果。最后，拓扑感知与拓扑不可知的缓存的作用进行了讨论。
2019-05-23 cs.IT math.IT
Resource Allocation and Performance Analysis of Hybrid RSMA-NOMA in the Downlink
本文针对混合RSMA-NOMA下行网络，基于SCA方法联合优化功率、速率及功率预算分配，揭示了该方案在系统和速率、公平性、收敛性与可行性间的权衡。
2023-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
The Impact of Antenna Height Difference on the Performance of Downlink Cellular Networks
能够显着减少小区的大小和提高空间复用，网络致密化被证明是最主要的方法来扩大网络容量之一。然而，由于可用频谱资源的稀缺性，网络基础设施的过度部署，蜂窝基站（BS）也会加强小区间干扰，从而反过来恶化系统性能。在这个帐户上，我们调查的下行链路蜂窝网络的用户覆盖概率（CP）和网络空间吞吐量（ST）方面的性能，旨在阐明网络致密化的限制。值得注意的是，它表明，CP和ST将退化，甚至减少到零时，BS密度是足够大的，提供的实际天线高度差（AHD）BS和用户之间的参与来表征路径损耗。此外，研究结果还表明，网络ST的增加是以CP的退化为代价的。因此，为了平衡用户和网络性能之间的权衡，我们进一步研究了临界密度，在该密度下，ST可以在CP约束下最大化。通过一个特殊的案例研究，得出临界密度与AHD的平方成反比。本文的研究结果对网络密集化在下一代无线网络中的应用具有一定的指导意义。
2017-07-03 cs.IT math.IT
Simultaneous Beam and User Selection for the Beamspace mmWave/THz Massive MIMO Downlink
波束空间毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）大规模多输入多输出（massive MIMO）由于其丰富的带宽和高吞吐量而构成下一代通信的有吸引力的方案。然而，它们的用户和波束选择问题必须被有效地解决。受到这一挑战的启发，我们明确地开发了低复杂度的解决方案。我们引入脏纸编码（DPC）的联合用户和波束选择问题。我们揭示了引人注目的属性的DPC和速率在波束空间大规模多输入多输出，显示其单调的演变对用户的数量和选择的波束。然后，我们利用其有益的性质，大大简化了联合用户和波束选择问题。此外，我们开发了一套算法，解决简化的问题，方便同时用户和波束选择的基础上部分波束空间信道的第一次罢工独特的权衡。此外，我们推导了算法的和率界，并分析了它们的复杂度。我们的仿真结果验证了所提出的设计和分析的有效性，确认其优于以前的解决方案。
2023-01-15 cs.IT cs.SY eess.SP
Resource Allocation for Downlink Channel Transmission Based on Superposition Coding
我们分析了在共享无线信道上向多个用户传输信息的问题。在文献中已经广泛地处理了在用户的吞吐量和公平性之间进行折衷的各种方法，其中在用户的信道状态信息的知识的情况下为用户进行资源分配（RA）的问题。重点主要是在分时（TS）的方法，其中分配给用户的资源是相当于它的时间共享的信道访问。在这项工作中，我们建议利用信道的广播性质，我们采用叠加编码（SC）-已知在多用户广播场景中优于TS。在SC中，在总功率约束下，用户的消息通过叠加具有不同功率分数的码字来同时发送。主要的挑战是找到一种简单的方法来分配这些功率分数的所有用户考虑到公平性/吞吐量权衡。我们提出了一个算法，我们将其应用在流行的比例公平（PF）的情况下。使用SC得到的结果示出了各种数值例子，其中，相比TS，观察到20%和300%之间的速率增加。
2013-05-03 cs.IT math.IT
Positioning Data-Rate Trade-off in mm-Wave Small Cells and Service Differentiation for 5G Networks
我们分析了一个毫米波网络，沿城市的街道部署，在定位和下行数据率的性能，分别。首先，我们提出了一种传输方案，其中基站提供联合定位和数据通信功能。因此，我们研究的本地化和数据率性能的理论界的基础上的权衡。然后，我们得到的定位误差界的基础上的波束失准的概率上界。最后，我们规定的网络运营商的方案来选择波束宽度和功率分配因子之间的定位和通信功能，以解决不同的服务质量的要求，同时限制蜂窝中断。
2018-06-19 cs.IT math.IT
Impact of Dual Slope Path Loss on User Association in HetNets
智能负载均衡对于充分实现密集异构网络的优势至关重要。目前的技术主要是用单斜率路径损耗模型研究的，尽管已知多斜率模型更接近实际部署。本文深入研究了双斜率路径损耗模型下HetNet中用户关联的偏置和上行/下行解耦性能。结果表明，双斜率路径损耗模型改变了固有的偏置和偏置和上行链路/下行链路解耦的增益的权衡。结果表明，对于双斜率路径损耗模型，最大化中值速率的偏差对于其他用户不是最优的，例如，边缘用户。此外，最佳的下行链路偏置示出实现大部分的下行链路-上行链路解耦的增益。此外，密集网络中的用户关联增益被观察到是非常敏感的路径损耗指数超过临界距离的双斜率模型。
2015-10-25 cs.IT cs.NI math.IT
Exploiting Spatial Interference Alignment and Opportunistic Scheduling in the Downlink of Interference Limited Systems
在本文中，我们分析了单流和多流空间复用（SM）系统采用机会调度在干扰的存在下的性能。在所提出的下行链路框架中，每个活动用户使用反馈信道向其自己的发射机报告处理后的信号与干扰加噪声功率比（post-SINR）或接收机特定的互信息（MI）。调度和多天线接收机处理的组合导致显著的干扰抑制增益。具体而言，我们发现，机会调度利用空间干扰对齐（SIA）属性固有的多用户系统有效的干扰缓解。我们得到了界的中断概率和中断容量总和单流和多流SM采用实数或复数编码的对称干扰信道模型。在本文中考虑的技术是最佳的，在不同的操作制度。我们表明，总中断容量可以最大限度地减少SM率的值小于最大允许值。最佳SM速率取决于接入者的数量和可用的活动用户的数量。特别是，我们表明，采用实值编码的广义多用户SM（MU SM）方法提供的性能是可比的，或显着高于MU SM采用复杂的编码。分析和仿真相结合的方法来描述不同天线配置的复用率和总中断容量之间的权衡。
2013-07-14 cs.IT math.IT
Transmission Energy Minimization for Heterogeneous Low-Latency NOMA Downlink
研究了具有严格异构时延约束的两用户下行链路传输能量最小化问题。为了应对延迟的限制，并明确规定块长度（延迟）和可靠性之间的权衡有限块长度码（FBCs）的容量的正常近似，在经典的香农容量公式。我们首先考虑基于非正交多址（NOMA）的传输方案。然而，由于接收机处的异构延迟约束和信道条件，传统的连续干扰消除可能是不可行的。因此，我们研究的问题，考虑异构接收机条件下不同的干扰缓解方案，并解决相应的NOMA设计问题。结果表明，虽然能量函数不是凸的，也没有封闭的形式表示，所研究的NOMA问题可以整体解决半解析和低复杂性。此外，我们提出了一种混合传输方案，结合时分多址（TDMA）和NOMA。具体地说，混合方案可以明智地执行比特和时间分配，并采取TDMA和NOMA作为两个特殊的情况。为了处理更具挑战性的混合设计问题，我们提出了一个凹近似的FBC速率/容量公式，通过它我们获得了计算效率和高质量的解决方案。仿真结果表明，与纯NOMA和TDMA方案相比，该混合方案可以获得可观的传输能量节省。
2019-12-18 cs.IT math.IT
Interleaved Training and Training-Based Transmission Design for Hybrid Massive Antenna Downlink
在本文中，我们研究了基于波束的训练设计与传输设计的混合大规模天线单用户（SU）和多用户（MU）系统的中断概率作为性能指标。对于SU系统，我们提出了一个交错的训练设计级联的反馈和训练过程，从而使训练长度自适应的信道实现。精确的解析表达式推导出的平均训练长度和中断概率的建议交织训练。对于MU系统，我们提出了一种基于波束的交织训练、波束分配和MU数据传输的联合设计。波束分配的两种解决方案提供了不同的复杂度-性能权衡。分析结果和仿真结果表明，对于SU和MU系统，所提出的联合训练和传输设计实现了与传统的全训练方案相同的中断性能，但在训练开销显着节省。
2018-03-11 cs.IT math.IT
A Comparison of MIMO Techniques in Downlink Millimeter Wave Cellular Networks with Hybrid Beamforming
在未来的毫米波（mmWave）蜂窝网络中将需要大型天线阵列，从而实现大量不同的可能天线架构和多输入多输出（MIMO）技术。仍然不清楚哪种MIMO技术作为不同网络参数的函数是最期望的。因此，本文比较了混合波束赋形使能的多用户（MU）MIMO和单用户空间复用（SM）与单用户模拟波束赋形（SU-BF）的覆盖范围和速率性能。针对MU-MIMO毫米波蜂窝网络，提出了一种用于覆盖和速率分析的随机几何模型，该模型考虑了混合模拟/数字预编码器和合并器的毫米波特定硬件约束，以及角域稀疏的阻塞相关信道模型。分析结果突出了多用户毫米波网络的覆盖范围，速率和功耗的权衡。在毫米波蜂窝网络中，由于发射机处的完美信道状态信息和轮询调度，MU-MIMO通常是比SM或SU-BF更好的选择。然而，这种观察忽略了由于信道获取或计算复杂性而引起的任何开销。考虑到这种开销的影响，我们的结果可以重新解释，以便量化MU-MIMO提供比SM或SU-BF更高速率的最小允许效率。
2016-03-02 cs.IT math.IT
Sub-Chain Beam for mmWave Devices: A Trade-off between Power Saving and Beam Correspondence
波束对应性或下行链路-上行链路（DL-UL）波束互易性是指DL中的最佳波束也是UL中的最佳波束的假设。这是允许5G中的现有波束管理框架严重依赖DL波束扫描并避免UL波束扫描的重要假设：UL波束是从DL参考信号的测量推断的。当无线电配置在DL和UL中对称时，波束对应性成立。然而，随着毫米波技术的成熟，DL和UL面临着不同的约束，通常会破坏波束对应关系。例如，功率约束可能要求UE仅激活其天线阵列的一部分以用于UL传输，同时仍然激活整个阵列以用于DL接收。同时，如果带子阵的上行波束（本文称为子链波束）与下行波束具有相似的辐射方向图，则波束对应关系仍然成立。本文提出了子链波束码本设计的方法，以实现功率节省和波束对应之间的权衡。
2021-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
On Stochastic Fundamental Limits in a Downlink Integrated Sensing and Communication Network
本文研究下行MIMO ISAC系统中随机信道与目标角度不确定性下的性能极限，推导用户速率中断概率/遍历速率及目标CRLB中断概率/遍历CRLB的表达式，并刻画感知与通信的帕累托最优权衡边界。
2024-10-19 cs.IT math.IT
Flexible Intelligent Layered Metasurfaces for Downlink Multi-user MISO Communications
School of Electrical and Electronics Engineering, Nanyang Technological University（南洋理工大学电气与电子工程学院）
针对传统堆叠式智能超表面层数多、功率衰减严重的问题，提出由两层形状可控柔性超表面构成的FILM架构，结合交替优化方法求解信道拟合问题，在减少层数的同时大幅提升了多用户MISO系统的和速率与误码率性能。
2025-10-28 cs.IT math.IT
Multiple-Relay Slotted ALOHA: Performance Analysis and Bounds
无线随机接入协议作为一种简单而有效的机器类通信解决方案，正吸引着人们重新燃起的研究兴趣。在寻求提高这种方案的可靠性和频谱效率的过程中，使用多个接收器最近已经成为一种有前途的选择。我们研究了这种方法的潜力，考虑人口的用户传输数据包后，一个简单的时隙ALOHA政策的一组非合作接收机或中继（上行链路阶段）。这些又独立地将解码的内容的一部分转发到收集宿（下行链路阶段）。对于一个开-关衰落信道模型，我们提供了精确的表达式为任意数量的中继的上行链路吞吐量和丢包率，表征多接收机方案的好处。此外，提供了传送在上行链路上收集的所有信息所需的下行链路资源的最小量的下限。的界限被证明是可以实现的，通过随机线性编码时，没有限制的延迟设置。我们补充我们的研究讨论了一个家庭的简单的转发策略，不需要数据包级编码，并优化其性能的基础上的可用下行链路资源量。随机线性编码和简化的政策的行为的特点也是当接收器配备有有限的缓冲区，揭示非平凡的权衡。
2019-03-08 cs.IT math.IT
Coverage and Rate Analysis for Co-Existing RF/VLC Downlink Cellular Networks
本文提供了一个随机几何的框架来执行一个典型的用户在共存的VLC和RF网络覆盖一个大的室内区域的覆盖和速率分析。所开发的框架可以被定制以捕获典型用户在各种网络配置中的性能，诸如（i）仅RF，其中仅小基站（SBS）可用于向用户提供覆盖，（ii）仅VLC，其中仅光BS（OBS）可用于向用户提供覆盖，（iii）机会RF/VLC，其中用户选择具有最大接收信号功率的网络，以及（iv）混合RF/VLC，其中用户可以同时利用来自RF和VLC网络两者的可用资源。VLC网络的模型精确地捕捉了光探测器（PD）接收器的视场（FOV）对干扰器数量、聚合干扰分布、关联概率和典型用户覆盖范围的影响。封闭形式的近似的特殊情况下，实际利益和渐近的情况下，如当强度的SBS变得非常低。导出的表达式使我们能够获得各种网络设计参数（如强度的OBS和SBS，发射功率，和/或FOV）的封闭形式的解决方案，使活跃用户的数量可以最佳地分布在RF和VLC网络。此外，我们优化了网络参数，以优先考虑用户的VLC网络的关联。最后，进行了仿真验证推导的解析解。突出了OBS高度和强度之间的重要权衡，以优化VLC网络中用户的性能。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Performance of STBC MC-CDMA systems over outdoor realistic MIMO channels
本文研究了在室外实际下行链路中使用两个发射和接收天线的正交空时分组编码MC-CDMA系统。假设在发射机处没有信道状态信息，我们比较了几种线性单用户检测和扩频方案，有或没有信道编码，实现1-2比特/s/Hz的频谱效率。不同的结果表明，空间分集显着提高MC-CDMA系统的性能，并允许不同的码片映射，而不会显着降低性能。此外，全球系统表现出良好的权衡之间的复杂性在移动站和性能。然后，Alamanti的STBC MC-CDMA方案从频率和空间分布中获得充分的益处，并且可以被认为是第4代移动无线电系统的空中接口下行链路的非常现实和有前途的候选方案。
2006-07-06 cs.IT math.IT
Cellular Downlink Performance with Base Station Sleeping, User Association, and Scheduling
基站（BS）休眠已经成为一种可行的解决方案，以通过停用未充分利用的BS来提高整体网络能量效率。然而，它影响休眠小区中的用户的性能，这取决于他们的BS关联准则、他们朝向活动BS的信道条件、以及活动BS处的调度准则和业务负载。本文通过建立一个系统的框架，推导出考虑到上述因素的频谱效率和下行链路传输到睡眠小区用户的中断概率的蜂窝系统的性能与BS睡眠。在这种情况下，我们开发了一种用户关联方案，其中在休眠小区中的典型用户选择具有\textbf{M}最大最佳情况\textbf{M}平均信道\textbf{A}接入\textbf{P}可靠性（MMAP）的BS，该可靠性由所有活动BS基于其现有的业务负载来计算。我们认为贪婪和循环计划在活跃的BS调度用户在一个信道中。一旦关联被执行，一个典型的睡眠小区用户的确切的接入概率和它的接收信号和干扰功率的统计数据被导出，以评估传输的频谱和能量效率。对于睡眠小区用户，我们还考虑了传统的\textbf{M}最大\textbf{R}接收的\textbf{S}信号\textbf{P} ower（MRSP）的用户关联方案以及在BS处的贪婪和循环方案。推导过程中考虑了小区缩放的影响，分析了其在减少基站休眠造成的覆盖空洞方面的可行性。数值结果表明，在各种网络场景的频谱效率和能量效率之间的权衡。通过Monte-Carlo模拟验证了分析的准确性。
2014-01-28 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Spectrum Sharing Between Coexisting OFDM Radar and Downlink Multiuser Communication Systems
针对雷达与多用户通信系统共存的频谱共享问题，提出基于OFDM的子载波与功率分配方案，通过约束松弛、问题重构和二次变换求解非凸问题，揭示了两系统性能权衡及功率阈值效应，为系统能效设计提供参考。
2023-08-22 cs.IT cs.SY eess.SY
Cell-Free Massive MIMO Meets OTFS Modulation
本文首次对无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中的正交时频空间（OTFS）调制进行了性能评估。为了研究性能和开销之间的权衡，我们采用嵌入式导频辅助和叠加基于导频的信道估计方法。然后，我们推导出一个封闭形式的表达式为个人用户的下行链路和上行链路的频谱效率作为AP，用户和延迟多普勒域信道估计参数的数量的函数。基于这些分析结果，我们还提出了新的缩放定律，AP的和用户的发射功率应该满足，以维持一个理想的服务质量。研究发现，当AP的数量$M_a$无限制地增长时，我们可以在上行链路和下行链路阶段分别与$1/M_a$和$1/M_a^2$成比例地降低每个用户和AP的发射功率。我们比较OTFS的性能与正交频分复用（OFDM）在高流动性条件。我们的研究结果表明，与阴影相关，OTFS调制与嵌入式导频为基础的信道估计提供$30$倍的增益超过OFDM对应的$95\%$ -可能每用户的下行链路速率。最后，与叠加的基于导频的信道估计，在每用户吞吐量的增加是更明显的相关阴影信道的中值速率。
2022-09-27 cs.IT cs.PF math.IT
